新たに発見した細胞内タンパク質分解経路の制御機構の解明

• 研究課題/領域番号: 21K15367
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分48040:医化学関連
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 藤原 悠紀 大阪大学, 大学院連合小児発達学研究科, 助教 (90794925)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 細胞内分解 / 細胞内恒常性 / 細胞内代謝 / リソソーム / オートファジー / 非典型オートファジー / DUMP / プロテオスタシス / 細胞内分解系 / 恒常性 / プロテオリシス

研究開始時の研究の概要

生体の恒常性維持において、リソソームによる細胞内タンパク質分解は必須である。申請者は最近、細胞内タンパク質をリソソーム内腔へと直接運び込み分解する新たな仕組みおよびその重要因子を発見し、報告している (Fujiwara et. al., bioRxiv, 2020.)。本研究課題では、この細胞内新規タンパク質分解経路の制御機構の解明および、そこから見出される新規経路の生理的・病態生理的意義の解明を目的とし、in vitroから培養細胞系、動物個体レベルの解析までを組み合わせ、研究を行う。

研究成果の概要

リソソームは細胞内最大の物質分解の場であり、生体高分子のリソソーム分解の破綻は多くの疾患の原因となることが知られている。採用者（藤原悠紀）はこれまで、核酸やタンパク質をリソソームが内腔へと直接運び込み分解する新たな仕組みDUMPを発見し、報告してきた。本研究課題において採用者はDUMPまたはその重要因子SIDT2の神経変性疾患との関わりを示唆するデータについて筆頭著者として原著論文を2022年に１報発表した他、核酸の取り込みにおける重要ファクターのLAMP2CとSIDT2が共に自然免疫応答反応の下流として惹起されること等を見出し、現在筆頭著者および共責任著者として論文を投稿中である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本課題は採用者らが独自に発見・報告してきた新たな細胞内分解経路について、その制御機構や生理的・病態生理的意義を明らかにし、研究を一歩伸展させる試みである。このような未開拓の対象について、世界に先駆けそれらを解明する事は、細胞内分解系に関する基礎研究の土台を築く上でも、将来的な医療等への応用を通じた研究の社会への還元のためにも不可欠である。今回の研究でDUMP/SIDT2と神経変性疾患の関わりが示唆されたのに加え、採用者らはDUMPの破綻が家族性神経・筋疾患をもたらすことも見出している。このような観点からも本課題の成果は医学的に見ても将来的に広範な疾患の理解に向けた手がかりとなりうる。

研究成果

• [雑誌論文] Nucleic acid uptake occurs independent of lysosomal acidification but dependent on ATP consumption during RNautophagy/DNautophagy (2023)
  • 著者名/発表者名: Contu Viorica Raluca、Sakai Ryohei、Fujiwara Yuuki、Kabuta Chihana、Wada Keiji、Kabuta Tomohiro
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 644 ページ: 105-111
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2022.12.090
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 非典型オートファジーの研究から見える生体恒常性の姿 ―新たな細胞内分解経路のメカニズムと病態生理的意義 (2023)
  • 著者名/発表者名: 藤原悠紀
  • 雑誌名: 月刊「細胞」 巻: 55 ページ: 61-64
• [雑誌論文] 特集 リソソーム研究の新展開 Ⅰ.リソソームの新しい機能 リソソームによる高分子の新たな取り込み機構 (2022)
  • 著者名/発表者名: 藤原 悠紀、株田 智弘
  • 雑誌名: 生体の科学 巻: 73 号: 3 ページ: 212-215
  • DOI: 10.11477/mf.2425201504
  • ISSN: 0370-9531, 1883-5503
  • 年月日: 2022-06-15
• [雑誌論文] TMEM67 is required for the gating function of the transition zone that controls entry of membrane-associated proteins ARL13B and INPP5E into primary cilia (2022)
  • 著者名/発表者名: Yinsheng Zhuoma、Miyoshi Ko、Qin Yuanyuan、Fujiwara Yuuki、Yoshimura Takeshi、Katayama Taiichi
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 636 ページ: 162-169
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2022.10.078
  • 査読あり
• [雑誌論文] 細胞内構成因子の新たな分解経路 ーそのメカニズムと病態生理的意義ー (2022)
  • 著者名/発表者名: 藤原悠紀
  • 雑誌名: 日本病態生理学会雑誌 巻: 31 ページ: 33-35
• [雑誌論文] 輝け次代の担い手たち 生体高分子のリソソームへの新たな輸送・分解経路 (2022)
  • 著者名/発表者名: 藤原悠紀
  • 雑誌名: 神経化学 巻: 61 ページ: 7-13
• [雑誌論文] Pathology-associated change in levels and localization of SIDT2 in postmortem brains of Parkinson's disease and dementia with Lewy bodies patients (2022)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara Yuuki、Kabuta Chihana、Sano Terunori、Murayama Shigeo、Saito Yuko、Kabuta Tomohiro
  • 雑誌名: Neurochemistry International 巻: 152 ページ: 105243-105243
  • DOI: 10.1016/j.neuint.2021.105243
  • 査読あり
• [雑誌論文] Elongation of primary cilia by expression of serotonin receptor type 6 is mediated by cyclin-dependent kinase 5 (2022)
  • 著者名/発表者名: Sho Shikada, Ko Miyoshi, Sarina Han, Zhuoma Yinsheng, Yuanyuan Qin, Yuuki Fujiwara, Takeshi Yoshimura, Taiichi Katayama
  • 雑誌名: Journal of Brain Science 巻: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] （総説）リソソームによる高分子の新たな取り込み機構 (2022)
  • 著者名/発表者名: 藤原悠紀, 株田智弘
  • 雑誌名: 生体の科学 巻: in press
• [学会発表] Novel proteolytic pathway in lysosomes required for neuromuscular homeostasis (2023)
  • 著者名/発表者名: Yuuki Fujiwara
  • 学会等名: 17th Meeting of the Asian-Pacific Society for Neurochemistry (APSN2023), Invited Young Investigators’ Colloquium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 細胞内新規タンパク質分解経路の発見とその破綻を原因とする神経・筋疾患 (2023)
  • 著者名/発表者名: 藤原悠紀
  • 学会等名: 第2回日本医学会連合Rising Starリトリート
  • 招待講演
• [学会発表] Novel intracellular proteolytic pathway required for maintenance of neuromuscular homeostasis (2023)
  • 著者名/発表者名: Yuuki Fujiwara, Viorica Raluca Contu, Chihana Kabuta, Megumu Ogawa, Hiromi Fujita, Hisae Kikuchi, Ryohei Sakai, Katsunori Hase, Mari Suzuki, Ikuko Koyama-Honda, Michio Inoue, Yasishi Oya, Yukiko U. Inoue, Takayoshi Inoue, Ryosuke Takahashi, Ichizo Nishino, Keiji Wada, Satoru Noguchi, Tomohiro Kabuta
  • 学会等名: 日本生理学会第100回記念大会
• [学会発表] 脳・神経系の恒常性維持に関わる新たな細胞内分解経路の発見 (2022)
  • 著者名/発表者名: 藤原悠紀, Viorica Raluca Contu, 周寅平, 株田千華, 小川恵, 酒井了平, 長谷勝徳, 小山郁子, 井上道雄, 大矢寧, 井上由紀子, 井上高良, 高橋良輔, 西野一三, 和田圭司, 野口悟, 株田智弘, 片山泰一
  • 学会等名: 第49回日本脳科学会
• [学会発表] 細胞内構成因子の新たな分解経路 ―そのメカニズムと病態生理的意義― (2022)
  • 著者名/発表者名: 藤原悠紀
  • 学会等名: 第31回日本病態生理学会大会 ビジョナリーシンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] Novel uptake and degradation pathway of proteins by lysosomes required for neuromuscular homeostasis (2022)
  • 著者名/発表者名: Yuuki Fujiwara, Viorica Raluca Contu, Chihana Kabuta, Megumu Ogawa, Hiromi Fujita, Hisae Kikuchi, Ryohei Sakai, Katsunori Hase, Mari Suzuki, Ikuko Koyama Honda, Michio Inoue, Yasushi Oya, Yukiko U. Inoue, Takayoshi Inoue, Ryosuke Takahashi, Ichizo Nishino, Keii Wada, Satoru Noguchi, Tomohiro Kabuta
  • 学会等名: The joint meeting of the International Society for Neurochemistry and the Asian Pacific Society for Neurochemistry (ISN-APSN2022)
  • 国際学会
• [学会発表] 神経・筋恒常性に必須の新たな細胞内タンパク質分解経路の同定 (2022)
  • 著者名/発表者名: 藤原悠紀, Viorica Raluca Contu, 株田千華, 小川恵, 宮城美月, 酒井了平, 長谷勝徳, 鈴木マリ, 小山郁子, 井上道雄, 大矢寧, 井上由紀子, 川野竜司, 井上高良, 高橋良輔, 西野一三, 和田圭司, 野口悟, 株田智弘
  • 学会等名: Neuro2022
• [学会発表] リソソームを介した新たな細胞内分解システム DUMP の破綻を原因とする進行性神経・筋疾患 (2022)
  • 著者名/発表者名: 藤原悠紀, 西野一三, 和田圭司, 野口悟, 株田智弘
  • 学会等名: 第30回 日本病態生理学会大会